Як інновації стовбурових клітин проводять передові дослідження з неврології

Одним із факторів, що впливають на вивчення мозку людини, є можливість проводити дослідження фактично функціонуючої тканини мозку людини. В результаті проводиться багато наукових досліджень щодо гризунів як довіреної особи ссавців. Недоліком такого підходу є те, що мозок гризунів різний за будовою та функціями. За словами Джонса Хопкінса, структурно людський мозок становить приблизно 30 відсотків нейронів і 70 відсотків глії, тоді як мозок миші має протилежне співвідношення [1]. Дослідники MIT виявили, що дендрити людських нейронів несуть електричні сигнали інакше, ніж нейрони гризунів [2]. Інноваційною альтернативою є вирощування мозкової тканини людини за допомогою технології стовбурових клітин.

Стовбурові клітини - це неспеціалізовані клітини, що дають початок диференційованим клітинам. Це відносно недавнє відкриття, що датується 80-ми роками. Вперше ембріональні стовбурові клітини були відкриті в 1981 році сер Мартіном Евансом з Кардіффського університету, Великобританія, а потім в Кембриджському університеті, Нобелівський лауреат у галузі медицини 2007 року [3].

У 1998 р. Ізольовані людські ембріональні стовбурові клітини були вирощені в лабораторії Джеймсом Томсоном з Університету Вісконсіна в Медісоні та Джоном Гірхартом з Університету Джона Хопкінса в Балтіморі [4].

Через вісім років Шинья Яманака з Японського університету Кіото відкрив метод перетворення клітин шкіри мишей у плюрипотентні стовбурові клітини за допомогою вірусу для введення чотирьох генів [5]. Плурипотентні стовбурові клітини мають здатність переростати в інші типи клітин. Яманака разом з Джоном Б. Гурдоном виграв Нобелівську премію з фізіології та медицини 2012 року за відкриття, що зрілі клітини можуть бути перепрограмовані на плюрипотентні [6]. Ця концепція відома як індуковані плюрипотентні стовбурові клітини або iPSC.

У 2013 році європейська дослідницька група вчених на чолі з Маделін Ланкастер та Юргеном Нобліч розробила тривимірний (3D) мозковий органоїд із використанням плюрипотентних стовбурових клітин людини, які «зросли приблизно до чотирьох міліметрів і могли вижити до 10 місяців . [7]. " Це був великий прорив, оскільки попередні нейронні моделі культивувались у 2D.

Зовсім недавно, у жовтні 2018 року, група вчених під керівництвом Тафтса розробила 3D-модель тканини мозку людини, яка виявляла спонтанну нервову активність принаймні дев'ять місяців. Дослідження було опубліковане в жовтні 2018 року в ACS Biomaterials Science & Engineering, журнал Американського хімічного товариства [8].

Від початкового відкриття стовбурових клітин у мишей до вирощування 3D-моделей нейронних мереж людини з плюрипотентних стовбурових клітин менш ніж за 40 років темпи наукового прогресу були експоненціальними. Ці тривимірні моделі тканин людського мозку можуть допомогти просунути дослідження у пошуку нових методів лікування хвороби Альцгеймера, Паркінсона, Хантінгтона, м’язової дистрофії, епілепсії, аміотрофічного бічного склерозу (також відомого як ALS або хвороба Лу Геріга) та багатьох інших захворювань та розладів мозку. Інструменти, які неврологія використовує для досліджень, розвиваються все більш досконало, і стовбурові клітини відіграють важливу роль у прискоренні прогресу на користь людству.

Copyright © 2018 Cami Rosso Всі права захищені.

2. Россо, Камі. "Чому мозок людини демонструє вищий інтелект?" Психологія сьогодні. 19 жовтня 2018 р.

3. Кардіфський університет. "Сер Мартін Еванс, Нобелівська премія з медицини". Отримано 23 жовтня 2018 року з http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Погляди серця. "Хронологія стовбурових клітин". 2015 квітень-червень. Отримано 23.10.2018 з https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Скуделарі, Меган. "Як клітини iPS змінили світ". Природа. 15 червня 2016 р.

6. Нобелівська премія (08.10.2012). «Нобелівська премія з фізіології та медицини 2012 р. [Прес-реліз]. Отримано 23 жовтня 2018 року з https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Роджан, Сьюзан Янг. "Вчені вирощують тривимірні мозкові тканини людини". Огляд технологій MIT. 28 серпня 2013 р.

1. Кентлі, Вільям Л.; Ду, Чуанг; Ломойо, Селен; ДеПальма, Томас; Пейрент, Емілі; Кляйнкнехт, Домінік; Мисливець, Мартін; Тан-Шомер, Мін Д .; Теско, Джузеппіна; Каплан, Девід Л. " Функціональні та стійкі 3D-моделі нейронних мереж людини з плюрипотентних стовбурових клітин ".ACS Biomaterials Science & Engineering, журнал Американського хімічного товариства. 1 жовтня 2018 р.